專利名稱：一種煙氣脫汞設(shè)備和煙氣脫汞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬冶煉及火力發(fā)電煙氣脫汞技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煙氣脫汞設(shè)備和煙氣脫汞的方法。
背景技術(shù)：
汞(MerCUry，Hg)俗稱“水銀”，是一種有毒、生物體非必需的重金屬元素。19世紀(jì)50年代日本水俁病事件后，汞污染開始引起環(huán)境科學(xué)界的關(guān)注。由于汞能在大氣中存在并長(zhǎng)距離遷移，已經(jīng)被定義為全球性污染物。目前，許多金屬的精礦或原料中均含有微量或少量汞，在高溫(> 800°C)冶煉過(guò)程中，90%以上的礦石和精礦中的汞會(huì)轉(zhuǎn)變成金屬汞蒸汽進(jìn)入煙氣中，其中部分汞會(huì)冷凝，或與煙氣中的其他成分重新化合，形成不溶于水的化合物。在煙氣進(jìn)入硫酸車間之前，這種冷凝汞粒子或汞化合物會(huì)在常規(guī)氣體凈化和冷卻裝置中分離出來(lái)；但仍有相當(dāng)數(shù)量的汞蒸汽會(huì)以金屬蒸汽形態(tài)通過(guò)常規(guī)氣體冷卻及凈化系統(tǒng)。如果不采取進(jìn)一步措施，這部分汞蒸汽將被硫酸捕集或從尾氣中排放，從而污染成品硫酸、或者從尾氣中排放至大氣中污染環(huán)境。因此，為了保護(hù)環(huán)境和獲得高品質(zhì)硫酸，必須對(duì)焙燒煙氣中的汞進(jìn)行回收?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)煙氣進(jìn)行脫汞的方法已出現(xiàn)以下幾種，例如冷凝法、碘化法、硫酸法、氯化法等；雖然多數(shù)方法可以達(dá)到滿意的脫汞效果，但工程投資大，技術(shù)復(fù)雜，操作難度大，運(yùn)行成本高使其難以得到推廣應(yīng)用。目前，在鋅冶煉行業(yè)煙氣脫汞多采用氯化法工藝，即將煙氣送入洗滌脫汞塔，在塔內(nèi)與噴淋的HgCl2溶液逆流洗滌，從而使煙氣中的汞蒸氣被HgCl2溶液氧化生成Hg2Cl2沉淀；然后還可將生成的部分Hg2Cl2沉淀用Cl2氧化，再生成HgCl2溶液作為洗滌液循環(huán)使用。但該氯化法脫汞方法和洗滌脫裝置在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在以下缺陷1、Hg2Cl2的氧化過(guò)程在洗滌塔外設(shè)置的反應(yīng)裝置中進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程需要設(shè)立單獨(dú)的Cl2隔離空間，不僅存在潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，更提高了操作和管理的難度，也增加了系統(tǒng)的建設(shè)成本和占地面積。2、Hg2Cl2隨洗滌液在系統(tǒng)循環(huán)過(guò)程中，分離沉降設(shè)施效率不高，導(dǎo)致其不能得到及時(shí)有效的分離；同時(shí)，Hg2Cl2分離沉降設(shè)施需有較大的體積，導(dǎo)致系統(tǒng)中液體的總體積增大，造成HgCl2的有效作用損失增加，氯氣的使用量提高，導(dǎo)致成本大大增加。3、煙氣出口除霧效果差，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)夾帶現(xiàn)象，系統(tǒng)體積不平衡，甚至出現(xiàn)體積減少，不僅不能除汞，還將循環(huán)液中的汞帶走，使系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，并提出一種新的煙氣脫汞設(shè)備和采用該設(shè)備進(jìn)行煙氣脫汞的方法，其在實(shí)際應(yīng)用中更加安全、環(huán)保、高效，操作更加簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本更低。具體地，本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種煙氣脫汞設(shè)備，所述煙氣脫汞設(shè)備包括反應(yīng)塔、固液分離器和氯氣控制系統(tǒng)；所述反應(yīng)塔內(nèi)從下至上依次設(shè)有氧化裝置、填料層、噴淋裝置、除霧器；所述反應(yīng)塔上設(shè)有煙氣入口和煙氣出口，其中煙氣入口位于氧化裝置與填料層之間，煙氣出口位于反應(yīng)塔的頂部；所述反應(yīng)塔的底部設(shè)有溶液出口 ；所述氧化裝置為漏斗形，包括一體結(jié)構(gòu)的上部敞口圓錐筒和下部圓柱筒；所述氧化裝置的下部圓柱筒與氯氣控制系統(tǒng)連通；
所述反應(yīng)塔底部的溶液出口通過(guò)第一管道分別與噴淋裝置、固液分離器連接；所述固液分離器的底部設(shè)有上清液出口和沉淀出口，所述上清液出口通過(guò)第二管道與反應(yīng)塔的底部連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一管道具有三個(gè)分支管道，其中第一分支管道與噴淋裝置連接，第二分支管道與固液分離器的頂部連接，第三分支管道與反應(yīng)塔底部連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一管道上設(shè)有泵。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述固液分離器靠近其頂部處還連接有第三管道，第三管道的另一端與反應(yīng)塔的底部連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述煙氣脫汞設(shè)備還包括還原槽；所述第一管道還具有第四分支管道，所述第四分支管道的另一端與所述還原槽連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述還原槽頂部具有還原劑入口，底部設(shè)有氯化亞汞出口，還原槽上還設(shè)有液體出口。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述填料層的材質(zhì)為聚丙烯或聚氯乙烯。本發(fā)明還提供了一種煙氣脫汞的方法，所述煙氣脫汞的方法采用本發(fā)明提供的煙氣脫汞設(shè)備進(jìn)行，包括以下步驟往反應(yīng)塔的煙氣入口內(nèi)通入待脫汞的煙氣，并往噴淋裝置內(nèi)通入洗滌液，同時(shí)開動(dòng)氯氣控制系統(tǒng)，即可在煙氣出口收集脫汞后的煙氣。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述煙氣脫汞設(shè)備還包括還原槽，所述煙氣脫汞的方法還包括往還原槽內(nèi)通入還原劑的步驟。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述洗滌液為氯化汞溶液，所述還原劑為鋅粉或鐵粉。本發(fā)明提供的煙氣脫汞設(shè)備，包括集洗滌和氧化功能為一體的反應(yīng)塔，因此無(wú)需再設(shè)立獨(dú)立的氧化反應(yīng)隔離空間，消除了氯氣導(dǎo)致的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)使得洗滌、氧化過(guò)程中原料的接觸路徑更短，提高洗滌和氧化效率；另外，氧化裝置為漏斗形，能有效提高氧化效率；同時(shí)在反應(yīng)塔頂部設(shè)有除霧器，可有效防止設(shè)備出現(xiàn)夾帶現(xiàn)象；另外，本發(fā)明提供的煙氣脫汞設(shè)備還設(shè)有固液分離器，能將Hg2Cl2及時(shí)有效分離，降低HgCl2損失和氯氣用量，從而有效降低成本。采用本發(fā)明提供的煙氣脫汞設(shè)備進(jìn)行煙氣脫汞，能有效脫除煙氣中的汞，還能提聞萊的回收率。


圖1是本發(fā)明提供的煙氣脫汞設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，100——反應(yīng)塔，200——固液分離器，300——氯氣控制系統(tǒng)，400——還原槽；
11—氧化裝置，12—填料層，13—噴淋裝置，14—除霧器；101—煙氣入口，102——煙氣出口，103——溶液出口 ；111——上部敞口圓錐筒，112——下部圓柱筒；201——沉淀出口 ；401——還原劑入口，402——氯化亞汞出口，403——液體出口 ；
gl——第一管道，g2——第二管道，g3——第三管道，glO——泵，gll——第一分支管道，gl2——第二分支管道，gl3——第三分支管道，gl4——第四分支管道。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所述，本發(fā)明提供了一種煙氣脫汞設(shè)備，包括反應(yīng)塔100、固液分離器200和氯氣控制系統(tǒng)300。其中，反應(yīng)塔100內(nèi)從下至上依次設(shè)有氧化裝置11、填料層12、噴淋裝置13、除霧器14。反應(yīng)塔100上還設(shè)有煙氣入口 101和煙氣出口 102，其中煙氣入口 101位于氧化裝置11與填料層12之間，煙氣出口 102位于反應(yīng)塔100的頂部。反應(yīng)塔100的底部設(shè)有溶液出口 103。其中，填料層12用于增加洗滌液與煙氣的接觸面積。所述填料層中裝載的填料可選用聚丙烯或聚氯乙烯材質(zhì)，但不局限于此。噴淋裝置13用于噴灑洗滌液，使煙氣與洗滌液逆流接觸進(jìn)行洗滌，將煙氣中的汞蒸氣氧化為Hg2Cl2沉淀，使其在反應(yīng)塔100底部(即在氧化裝置11處)沉降富集。本發(fā)明中，所述氧化裝置11用于將洗滌后生成的Hg2Cl2氧化成HgCl2。為確保反應(yīng)區(qū)有足量的Hg2Cl2供氧化，所述氧化裝置11為漏斗形，包括一體結(jié)構(gòu)的上部敞口圓錐筒111和下部圓柱筒112。其中，下部圓柱筒112會(huì)富集Hg2Cl2柱。本發(fā)明中，氧化裝置11的下部圓柱筒112與氯氣控制系統(tǒng)300連通，因此可通過(guò)氯氣控制系統(tǒng)300輸送的氯氣將下部圓柱筒112內(nèi)富集的Hg2Cl2進(jìn)行充分氧化。其中，單位時(shí)間內(nèi)通入的氯氣量可通過(guò)檢測(cè)固液分離器200上清液中氯化汞的含量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。氧化后生成的HgCl2同時(shí)受到氧化裝置11內(nèi)Hg2Cl2柱的重力壓迫，以及第三分支管道gl3內(nèi)輸入的混合溶液的沖刷，并向塔底快速流動(dòng)。洗滌液以及氧化后生成的含HgCl2的混合溶液會(huì)在反應(yīng)塔100的底部富集。因此，本發(fā)明中，反應(yīng)塔100底部的溶液出口 103通過(guò)第一管道gl分別與噴淋裝置13、固液分離器200連接。如圖1所示，所述第一管道gl具有三個(gè)分支管道，其中第一分支管道gll與噴淋裝置13連接，第二分支管道gl2與固液分離器200的頂部連接，第三分支管道gl3與反應(yīng)塔100底部連接。因此，可將塔底的溶液分別送至噴淋裝置13、反應(yīng)塔100底部以及固液分離器200。優(yōu)選情況下，可在第一管道gl上設(shè)置泵glO。經(jīng)過(guò)脫汞之后的煙氣從反應(yīng)塔100頂部的煙氣出口 102排出。本發(fā)明中，在反應(yīng)塔100內(nèi)頂部還設(shè)有除霧器14，該除霧器14可提高捕沫效率，進(jìn)一步提高煙氣的脫汞效率。本發(fā)明中，所述除霧器14可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的各種除霧器，例如可采用纖維除霧器，但不局限于此。所述固液分離器200的底部設(shè)有上清液出口和沉淀出口 201，其中上清液出口用于分離HgCl2溶液，而Hg2Cl2沉淀則從沉淀出口 201處收集。經(jīng)過(guò)固液分離器200分離后得到的上清液可作為洗滌液送回反應(yīng)塔100內(nèi)，因此，固液分離器200的上清液出口通過(guò)第二管道g2與反應(yīng)塔100的底部連接。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，固液分離器200靠近其頂部處還連接有第三管道g3，第三管道g3的另一端與反應(yīng)塔100的底部連接。第三管道g3的主要作用是防止固液分離器200內(nèi)Hg2Cl2沉淀的沉積，起攪拌作用，讓通入的氯氣能反應(yīng)充分。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述煙氣脫汞設(shè)備還包括還原槽400。對(duì)應(yīng)地的，在第一管道gl上還設(shè)有第四分支管道gl4，所述第四分支管道gl4的另一端與所述還原槽400連接，從而可將反應(yīng)塔100底部的溶液部分輸送至還原槽400內(nèi)。所述還原槽400的頂部具有還原劑入口 401，底部設(shè)有氯化亞汞出口 402，還原槽上還設(shè)有液體出口 403。通過(guò)還原槽400內(nèi)通入還原劑，即可將混合溶液進(jìn)行還原，經(jīng)還原處理純化后的上清液從液體出口 403輸出，而分離出的Hg2Cl2沉淀則從底部的氯化亞汞出口 402收集并貯存。本發(fā)明還提供了一種煙氣脫汞的方法，所述煙氣脫汞的方法采用本發(fā)明提供的煙氣脫汞設(shè)備進(jìn)行，包括以下步驟往反應(yīng)塔100的煙氣入口 101內(nèi)通入待脫汞的煙氣，并往噴淋裝置13內(nèi)通入洗滌液，同時(shí)開動(dòng)氯氣控制系統(tǒng)300，即可在煙氣出口 102收集脫汞后的煙氣。同時(shí),還可往還原槽400的還原劑入口 401內(nèi)通入還原劑，將反應(yīng)塔底部的混合溶液中一部分分流進(jìn)行還原處理。本發(fā)明中，所述洗滌液為氯化汞(HgCl2)溶液，所述還原劑為鋅粉或鐵粉。實(shí)施例1
采用圖1所示的煙氣脫汞設(shè)備，對(duì)鋅冶煉煙氣制酸過(guò)程中二氧化硫煙氣進(jìn)行脫汞處理。系統(tǒng)接收煙氣量為70000 80000Nm3/h，煙氣含Hg量為30 50mg/Nm3，S02濃度為6 7%，煙氣經(jīng)濕式靜電除霧器進(jìn)行凈化處理后進(jìn)入所述煙氣脫汞設(shè)備，控制溫度為35 400C，經(jīng)處理后從煙氣出口收集的凈化后煙氣含Hg量為0. 05 0. 18mg/Nm3,生產(chǎn)的成品硫酸含汞為0. 00008 0. 00035%，優(yōu)于特等成品酸標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2
采用圖1所示的煙氣脫汞設(shè)備，對(duì)鉛燒結(jié)二氧化硫煙氣制酸過(guò)程進(jìn)行煙氣脫汞處理。系統(tǒng)接收煙氣量為80000 95000Nm3/h，煙氣含Hg量為40 60mg/Nm3，SO2濃度為2 3%，溫度為30 35°C，經(jīng)處理后從煙氣出口收集的凈化后煙氣含Hg量為0. 05 0. 15mg/Nm3,生產(chǎn)的成品硫酸含汞優(yōu)于國(guó)家特等成品酸標(biāo)準(zhǔn)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種煙氣脫汞設(shè)備，其特征在于，所述煙氣脫汞設(shè)備包括反應(yīng)塔、固液分離器和氯氣控制系統(tǒng)； 所述反應(yīng)塔內(nèi)從下至上依次設(shè)有氧化裝置、填料層、噴淋裝置、除霧器；所述反應(yīng)塔上設(shè)有煙氣入口和煙氣出口，其中煙氣入口位于氧化裝置與填料層之間，煙氣出口位于反應(yīng)塔的頂部；所述反應(yīng)塔的底部設(shè)有溶液出口 ；所述氧化裝置為漏斗形，包括一體結(jié)構(gòu)的上部敞口圓錐筒和下部圓柱筒；所述氧化裝置的下部圓柱筒與氯氣控制系統(tǒng)連通； 所述反應(yīng)塔底部的溶液出口通過(guò)第一管道分別與噴淋裝置、固液分離器連接；所述固液分離器的底部設(shè)有上清液出口和沉淀出口，所述上清液出口通過(guò)第二管道與反應(yīng)塔的底部連接。
2.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的煙氣脫汞設(shè)備，其特征在于，所述第一管道具有三個(gè)分支管道，其中第一分支管道與噴淋裝置連接，第二分支管道與固液分離器的頂部連接，第三分支管道與反應(yīng)塔底部連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煙氣脫汞設(shè)備，其特征在于，所述第一管道上設(shè)有泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫汞設(shè)備，其特征在于，所述固液分離器靠近其頂部處還連接有第三管道，第三管道的另一端與反應(yīng)塔的底部連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫汞設(shè)備，其特征在于，所述煙氣脫汞設(shè)備還包括還原槽；所述第一管道還具有第四分支管道，所述第四分支管道的另一端與所述還原槽連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙氣脫汞設(shè)備，其特征在于，所述還原槽頂部具有還原劑入口，底部設(shè)有氯化亞汞出口，還原槽上還設(shè)有液體出口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫汞設(shè)備，其特征在于，所述填料層的材質(zhì)為聚丙烯或聚氯乙烯。
8.一種煙氣脫汞的方法，其特征在于，所述煙氣脫汞的方法采用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的煙氣脫汞設(shè)備進(jìn)行，包括以下步驟:往反應(yīng)塔的煙氣入口內(nèi)通入待脫汞的煙氣，并往噴淋裝置內(nèi)通入洗滌液，同時(shí)開動(dòng)氯氣控制系統(tǒng)，即可在煙氣出口收集脫汞后的煙氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述煙氣脫汞設(shè)備還包括還原槽，所述煙氣脫汞的方法還包括往還原槽內(nèi)加入還原劑的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述洗滌液為氯化汞溶液，所述還原劑為鋅粉或鐵粉。
全文摘要
本發(fā)明提供一種煙氣脫汞設(shè)備，包括反應(yīng)塔、固液分離器和氯氣控制系統(tǒng)；反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)有氧化裝置、填料層、噴淋裝置、除霧器；反應(yīng)塔上設(shè)有煙氣入口和煙氣出口，煙氣入口位于氧化裝置與填料層之間，煙氣出口位于反應(yīng)塔頂部；反應(yīng)塔底部設(shè)有溶液出口；氧化裝置為漏斗形，包括一體結(jié)構(gòu)的上部敞口圓錐筒和下部圓柱筒；氧化裝置的下部圓柱筒與氯氣控制系統(tǒng)連通；反應(yīng)塔底部的溶液出口通過(guò)第一管道分別與噴淋裝置、固液分離器連接；固液分離器的底部設(shè)有上清液出口和沉淀出口，上清液出口通過(guò)第二管道與反應(yīng)塔的底部連接。本發(fā)明還提供了一種采用該煙氣脫汞設(shè)備進(jìn)行煙氣脫汞的方法。本發(fā)明提供的煙氣脫汞設(shè)備和方法，能有效脫除煙氣中的汞，提高汞的回收率。
文檔編號(hào)B01D53/78GK103071375SQ20131004820
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者李劍勝 申請(qǐng)人:株洲三特環(huán)保節(jié)能有限公司